(57)【要約】【課題】トナーの帯電量を十分に均一にすると共に、良好な画像形成を行なうことができる一成分現像装置を提供する。【解決手段】一成分現像装置は、現像ローラ１に非接触で設けられている帯電ローラ４を備える。帯電ローラ４に印加される電圧は、トナーの帯電極性と同極性側は放電開始電圧より大きく、トナーの帯電極性と逆極性側は放電開始電圧より小さくなるように設定された交流電圧で、トナーの帯電極性と逆極性側は、帯電領域で１．８×１０６Ｖ／ｍの電界強度を有している。これにより、トナーの薄層全体をむらなく十分に帯電することができる一成分現像装置を実現することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一成分現像剤を表面に担持して静電潜像担持体に対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、
上記現像領域よりも上記現像剤担持体の回転方向上流側に配され、上記現像剤担持体の表面に担持される現像剤量を規制する層厚規制部材と、
上記現像領域よりも上記現像剤担持体の回転方向上流側、かつ上記層厚規制部材よりも上記現像剤担持体の回転方向下流側に非接触に配され、交流電圧が印加される帯電制御部材とを備えた一成分現像装置において、
上記帯電制御部材に対して、
上記一成分現像剤の帯電極性と同極性側では放電開始電圧よりも大きいピーク電圧値を印加する一方、
上記一成分現像剤の帯電極性と逆極性側では帯電領域にて１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、放電開始電圧よりも小さいピーク電圧値を印加するように切り替え制御する印加電圧制御手段が設けられていることを特徴とする一成分現像装置。
【請求項２】
上記放電開始電圧は以下の（１）式
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２ｚ    ・・・    （１）
ここで、ｚ：現像剤担持体と帯電制御部材との距離（＞８μｍ）
Ｖｔｈ：放電開始電圧
により決定されることを特徴とする請求項１に記載の一成分現像装置。
【請求項３】
上記層規制部材は、ローラにてなることを特徴とする請求項１に記載の一成分現像装置。
【請求項４】
上記帯電制御部材は、回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の一成分現像装置。
【請求項５】
上記帯電制御部材には、上記現像剤担持体と対向する領域よりも該帯電制御部材の回転方向下流側にクリーニング部材が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の一成分現像装置。
【請求項６】
上記一成分現像剤は、少なくとも結着樹脂及び着色剤からなり、上記一成分現像剤の軟化点は９５℃以上１２０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の一成分現像装置。
【請求項７】
上記一成分現像剤の体積平均粒子径は、４μｍ以上８μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の一成分現像装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の一成分現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ、像担持体上に形成された静電潜像を一成分現像剤によって現像する一成分現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視化する現像装置としては、一成分現像装置及び二成分現像装置が知られている。最近では、小型化、軽量化、低コスト化などの利点から、一成分現像装置が広く使用されるようになっている。
【０００３】
一般的な一成分現像装置は、静電潜像担持体、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び層規制ブレードを備えている。現像剤担持体は、静電潜像担持体に近接または当接して配置されている。また、現像剤供給部材は、上記現像剤担持体に一成分現像剤であるトナーを供給している。そして、層規制ブレードは、上記現像剤担持体に当接して配置されており、上記現像剤供給部材により供給された現像剤担持体上のトナーを薄層化し、上記トナーとの摩擦帯電によりトナーに電荷を付与する。そして、現像剤担持体上に形成された帯電したトナー薄層を静電潜像担持体である感光体に選択的に転移させて、感光体上に形成された静電潜像を可視化することによって、現像を行なう。
【０００４】
この一成分現像装置において、適切な現像を行なうためには、現像剤担持体上に常に安定したトナーの薄層を形成することが非常に重要になる。しかしながら、現像剤担持体上にトナーの薄層を形成することは難しい。トナーの帯電、及び均一なトナーの薄層の形成は、層規制ブレードと現像剤担持体との当接状態により決定される。すなわち、層規制ブレードと現像剤担持体との当接圧を高くすることにより、より均一なトナーの薄層を形成することができる。
【０００５】
しかしながら、層規制ブレードと現像剤担持体との当接圧を高くすると、この当接部でトナーに過剰な圧力がかかり、層規制ブレード上にトナーが融着する。これにより、形成されたトナーの薄層に白スジが形成され、さらにはトナーの帯電が不十分となり、かぶりの発生やトナー飛散等により画像が劣化するという問題が生じる。近年、カラー化、定着温度の低温度化（省エネルギー）が進むにつれ低軟化点のトナーが一般的に使用されるようになり、上記の問題はさらに深刻化している。
【０００６】
また、近年の高画質化の一環としては、トナーの小粒径化が挙げられている。トナーの製造方法としては粉砕法、湿式法等が挙げられる。粉砕法によるトナーの小粒径化は困難であるため、トナーの小粒径化には、主に重合法等による湿式法が採用されている。
【０００７】
上記湿式法により、小粒径でかつ粒度分布の狭いトナーを製造することが可能になる。このため上記湿式法は、現像の高画質化に有利であるという利点を有している。しかしながら、この湿式法により得られるトナーは略円形である。このため、層規制ブレードに対して、トナーの滑り性や離型性が非常に高くなり、トナーが層規制ブレードをすり抜けやすくなる。特に、トナーの粒子径を１０μｍ以下にまで小さくすると、層規制ブレードは、トナーを十分に規制することができなくなる。これにより、未帯電のまま層規制ブレードをすり抜けるトナーの量が増大する。
【０００８】
この未帯電のトナーは、現像剤担持体上の均一な、トナーの薄層の形成を妨げるだけではなく、現像剤担持体上に鏡像力で付着することができなくなり現像剤担持体から飛散してしまう。このため、未帯電のトナーは、出力画像中にかぶり及び画像欠陥を生じる原因となる。
【０００９】
そこで、層規制ブレードの当接圧を上げ、トナーに対する規制力を向上させる。これにより、層規制ブレードに対する、トナーの過剰なすり抜けを有効的に防止することができる。しかしながら、これと同時に、トナーに対するストレスが増大するため、層規制ブレードでトナーは、破砕しやすくなり、また、上記当接圧の向上により生じる摩擦力によって融解しやすくなる。これにより、トナーは現像剤担持体から層規制ブレードへ融着してしまう。このため、現像剤担持体上にコートスジなどが発生してしまい、現像装置の寿命が著しく短くなるという問題を有していた。
【００１０】
上記の問題を解決するために、例えば、特許文献１に開示されている一成分現像装置では、現像ローラ（現像剤担持体）と層規制ブレードとの接点よりも回転方向下流側で、かつ現像ローラと感光ドラムとの接点よりも回転方向上流側に対向して近接するように、コロナ帯電器が設置されている。これにより、現像ローラと層規制ブレードとの摩擦帯電が不十分で不安定であったトナーの帯電量を上記コロナ帯電器により補正することができる。
【００１１】
また、特許文献２に開示されている一成分現像装置では、現像ローラに非接触で、直流及び交流電圧を印加したトナー帯電部材が現像ブレードと別体で設けられている。直流電圧を印加することにより、帯電したトナーが、トナー帯電部材に付着することを防ぐことができる。また、交流電圧を印加することにより、トナーが現像ローラとトナー帯電部材との間を往復運動し、最適なトナー帯電量を得ることができる。以上のことから、トナーへのストレスを低減しながらトナーの薄層を形成すると共に、十分なトナーの帯電量を得ることができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−１４８９９９号公報（１９９８年６月２日公開）
【００１３】
【特許文献２】
特開平２００１−０７５３５７号公報（２００１年３月２３日公開）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の一成分現像装置において、それぞれ次に示すような課題を有している。
【００１５】
まず、特許文献１の一成分現像装置では、現像ローラと層規制ブレードとの摩擦により帯電されたトナーを、さらにコロナ帯電器を用いて帯電している。このため、現像ローラ表面上の、コロナ帯電器の放電面は、しだいに汚れてしまう。そして、この汚れによりトナー帯電量は不均一になるという問題を有する。したがって、長期に亘ってトナーの帯電量を均一に保つことは実質的に不可能である。
【００１６】
次に、特許文献２の一成分現像装置では、現像ローラに非接触で、直流及び交流電圧を印加したトナー帯電部材が設けられている。これにより、十分なトナーの帯電量を得ることができる。しかしながら、上記特許文献２には、このトナー帯電部材に印加する電圧の条件として、直流電圧では「現像ローラに印加される電圧と同等かもしくはそれ以下」（特許文献２の段落番号［００１３］参照）、交流電圧では「ピーク・トゥ・ピーク（Ｖｐｐ）を１００Ｖｐｐ以上」（特許文献２の段落番号［００１４］参照）としか記載されていない。本願発明者は、上記の条件で、トナー帯電部材に印加する交流電圧を設定した一成分現像装置では、十分にかぶり等の画像欠陥を防止することができないことを確認している（後述の比較例１〜３参照）。したがって、特許文献２の一成分現像装置では、トナーの帯電量を均一にし、かぶり等の画像欠陥を防止するための十分な検討が行われていない。
【００１７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一成分現像剤の帯電量を十分に、かつ、均一にすると共に、長期に亘って良好な画像形成を行なうことができる一成分現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一成分現像装置は、上記の課題を解決するために、一成分現像剤を表面に担持して静電潜像担持体に対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、上記現像領域よりも上記現像剤担持体の回転方向上流側に配され、上記現像剤担持体の表面に担持される現像剤量を規制する層厚規制部材と、上記現像領域よりも上記現像剤担持体の回転方向上流側、かつ上記層厚規制部材よりも上記現像剤担持体の回転方向下流側に非接触に配され、交流電圧が印加される帯電制御部材とを備えた一成分現像装置において、上記帯電制御部材に対して、上記一成分現像剤の帯電極性と同極性側では放電開始電圧よりも大きいピーク電圧値を印加する一方、上記一成分現像剤の帯電極性と逆極性側では帯電領域にて１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、放電開始電圧よりも小さいピーク電圧値を印加するように切り替え制御する印加電圧制御手段が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、現像剤担持体へ搬送された一成分現像剤は、上記層規制部材により、厚みの均一な一成分現像剤になる。さらに、上記の交流電圧が印加される帯電制御部材により、一成分現像剤の帯電量が均一になる。そして、このように厚み及び帯電量が均一になった一成分現像剤が、静電潜像担持体に対向する現像領域に搬送されて、静電潜像が担持されている静電潜像担持体に転移することにより、静電潜像の現像が行われる。
【００２０】
上述のような現像を行なう一成分現像装置において、従来では、上記帯電制御部材には、「ピーク・トゥ・ピーク（Ｖｐｐ）を１００Ｖｐｐ以上」になるように設定された交流電圧が印加されていた。
【００２１】
本願発明者は、上記課題を鑑み鋭意検討した結果、上記従来の交流電圧の設定よりも上記帯電制御部材の放電開始電圧に依存した設定のほうが、一成分現像剤の帯電量を均一にすることを見出し本願発明に至った。
【００２２】
すなわち、上記の構成によれば、上記一成分現像剤の帯電極性と同極性側では放電開始電圧よりも大きいピーク電圧値を印加する一方、上記一成分現像剤の帯電極性と逆極性側では帯電領域にて１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、放電開始電圧よりも小さいピーク電圧値を印加するように切り替えた交流電圧を設定することにより、帯電量が均一な一成分現像剤を得ることができる。
【００２３】
上記の交流電圧の設定において、一成分現像剤の帯電極性と同極性側に放電開始電圧よりも大きい電圧を印加することにより、上記一成分現像剤をむらなく帯電することができる。
【００２４】
一方、上記の交流電圧の設定において、一成分現像剤の帯電極性と逆極性側に放電開始電圧よりも小さい電圧を印加することにより、逆帯電の一成分現像剤の発生を抑制することができる。
【００２５】
さらに、上記構成によれば、一成分現像剤の帯電極性と逆極性側では帯電領域にて１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有している。これにより、一成分現像剤が現像剤担持体と帯電制御部材との間を往復運動するために必要なエネルギーを付与することができる。
【００２６】
以上のように、帯電性部材に印加する電圧を上述のように設定することにより、一成分現像剤をむらなく均一に帯電し、逆帯電一成分現像剤の発生を抑制することができ、かぶりが発生しない良好な画像形成を行なう一成分現像装置を実現することができる。
【００２７】
また、上記放電開始電圧は以下の（１）式
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２ｚ    ・・・    （１）
ここで、ｚ：現像剤担持体と帯電制御部材との距離（＞８μｍ）
Ｖｔｈ：放電開始電圧
により決定されることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、放電開始電圧は上記式（１）により求められる。この式（１）は、ｚ＞８μｍの時のパッシェンの法則を適用した近似式である。これにより、上記放電開始電圧は、帯電制御部材と現像剤担持体との距離のみに依存する。
【００２９】
したがって、上記の構成によれば、帯電制御部材と現像剤担持体との距離を設定するだけで、当該帯電制御部材の放電開始電圧を設定することができる。したがって、放電開始電圧を、帯電制御部材と現像剤担持体との距離に応じて容易に設定することができる。そして、その距離で、一成分現像剤をむらなく均一に帯電するために、帯電制御部材に印加する交流電圧を設定することができる。
【００３０】
また、上記層規制部材は、ローラにてなることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記層規制部材をローラとすることにより、一成分現像剤への負荷を低減しつつ、常に安定して現像剤担持体表面上の一成分現像剤の厚みを規制することができる。したがって、一成分現像剤をむらなく均一に帯電すると共に、一成分現像剤の劣化を最小限に抑え、長期に亘って良好な画像形成を行なう一成分現像装置を実現することができる。
【００３２】
また、上記帯電制御部材は、回転可能に設けられていることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、上記帯電制御部材が回転することにより、帯電制御部材の放電面が常に更新される。これにより、帯電制御部材の放電面の寿命を延ばすことができ、長期に亘って一成分現像剤の帯電量を均一に保つ帯電能力を有することができる。
【００３４】
また、上記帯電制御部材には、上記現像剤担持体と対向する領域よりも該帯電制御部材の回転方向下流側にクリーニング部材が設けられていることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、帯電制御部材の回転方向下流側にクリーニング部材を設けることにより、帯電制御部材に付着した一成分現像剤を取り除くことができる。これにより、帯電制御部材の放電面が常にリフレッシュされ、帯電制御部材の放電面の寿命を延ばすことができ、長期に亘って一成分現像剤の帯電量を均一に保つ帯電能力を有することができる。
【００３６】
また、上記一成分現像剤は、少なくとも結着樹脂及び着色剤からなり、上記一成分現像剤の軟化点は９５℃以上１２０℃以下であることが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、一成分現像剤の軟化点を低減させて定着エネルギーを削減することができる。したがって、定着温度を低温度にすることができ省エネ化を実現することができる。
【００３８】
また、上記一成分現像剤の体積平均粒子径は、４μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、このような小さな粒子径の一成分現像剤を用いることにより、静電潜像担持体へ付着する一成分現像剤の量が少なくても、高画質の画像形成を実現することができる。
【００４０】
本発明の画像形成装置は、上記一成分現像装置を備えることを特徴としている。
【００４１】
これにより、一成分現像剤をむらなく均一に帯電し、かぶりが発生しない良好な画像形成を行なう画像形成装置を実現することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１及び図２に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００４３】
図１に、本実施の形態の一成分現像装置１００における断面の構成を示す。同図に示すように、一成分現像装置１００は、現像ローラ（現像剤担持体）１、トナー供給ローラ（現像剤供給部材）２、層規制部材３、及び帯電ローラ（帯電制御部材）４を備えている。そして、上記現像ローラ１には、感光体ドラム（静電潜像担持体）５が、トナーを介して接触して配置されている。上記現像ローラ１、トナー供給ローラ２、層規制部材３、帯電ローラ４、及び感光体ドラム５は、それぞれ円筒形状である。ここで、現像ローラ１と感光体ドラム５とが互いに対向する領域を「現像領域」とする。また、上記トナー供給ローラ２は、現像ローラ１と接触して配置されている。現像ローラ１及びトナー供給ローラ２は、現像ローラ軸１ｂ及びトナー供給ローラ軸２ｂを中心軸として回転している。また、現像ローラ１の回転方向は、同図に示すように、反時計方向であり、トナー供給ローラ２も、現像ローラ１の回転方向と同一の反時計方向である。上記層規制部材３は、上記現像領域よりも、現像ローラ１の回転方向上流側に配置されている。また、上記帯電ローラ４は、上記現像領域よりも現像ローラ１の回転方向上流側、かつ層規制部材３よりも現像ローラ１の回転方向下流側に非接触で配置されている。
【００４４】
上記トナー供給ローラ２により供給された一成分現像剤であるトナーは、当該トナー供給ローラ２と現像ローラ１との摩擦により帯電する。そして、このトナーは、上記層規制部材３へと搬送されて、その膜厚を均一にされて、かつ摩擦帯電される。上記層規制部材３により膜厚が均一化したトナーは、上記帯電ローラ４へと搬送されて、さらに帯電される。このように膜厚が均一化し帯電したトナーは、上記現像領域へと搬送される。そして、感光体ドラム５表面上の潜像が現像される。
【００４５】
上記現像ローラ１には、現像バイアス電源１ｃから現像バイアス電圧が供給されている。これにより、感光体ドラム５に形成された静電潜像にトナーを付着させることができる。なお、上記現像バイアス電圧は、感光体ドラム５の静電潜像においてトナーが付着する領域以外の領域、つまり非画像領域にトナーを付着させないような極性および電圧値に設定されている。
【００４６】
上記現像ローラ１は、アルミニウム等の金属材料の表面をスポンジ等の多孔質の弾性体でコーティングした構成である。この弾性体の材料としては、弾性を有するものであれば特に限定しないが、例えば、ウレタン、シリコーン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレン）等のゴム材料が挙げられる。また、これらの弾性体にカーボンブラック、イオン等の導電剤を添加したものを用いてもよい。また、上記弾性体の表面には、数μｍ〜１０数μｍの凹凸が形成されている。これにより、現像ローラ１は、トナー供給ローラ２から供給されたトナーを付着しやすくなる。
【００４７】
また、上記トナー供給ローラ２には、トナー供給バイアス電源２ｃからトナー供給バイアス電圧が印加されており、そのバイアス電圧の方向は、トナー供給ローラ２の表面上のトナーを現像ローラ１へ移動させる方向に設定されている。
【００４８】
また、トナー供給ローラ２は、上記現像ローラ１と同様に金属材料の表面を多孔質の弾性体でコーティングされた構成である。また、この弾性体の材料も、現像ローラ１と同様の材料を用いている。さらに、トナー供給ローラ２では、弾性体の弾性をさらに大きくするために、発泡された素材を用いている。また、この発泡された素材の量としては、上記現像ローラ１の弾性体の量よりも多くしたものを用いてもよい。
【００４９】
また、上記層規制部材３には、現像ローラ１にて搬送されたトナーを所望の層厚とするために、層規制バイアス電源３ｃから所定の電圧が供給されている。層規制部材３に電圧を供給することにより、トナーに電荷が注入される。これにより、トナーの帯電性が向上して、トナーの膜厚が増すことが確認されている。したがって、層規制部材３に供給する電圧を制御することにより、トナーの膜厚を制御することができる。
【００５０】
上記層規制部材３は円筒形状のローラであり、その材料は、金属材料及び硬質性の樹脂材料等の硬質部材であることが好ましい。層規制部材３をローラとすることにより、トナーにストレスを与えることなく、均一なトナーの薄層を形成することができる。したがって、トナーへの負荷を低減し、トナーの劣化を最小限に抑えることができる一成分現像装置を実現することができる。
【００５１】
また、この層規制部材３は層規制部材の軸３ｂを中心に回転可能に設けられており、その回転方向は、現像ローラ１と同一の反時計方向であることが好ましい。これにより、層規制を適切に行うことができる。
【００５２】
上記帯電ローラ４は、帯電制御回路６（印加電圧制御手段）に接続されている。上記帯電制御回路６は、交流電圧部６ａと直流電圧部６ｂとからなり、帯電ローラ４に印加するピーク電圧値を、トナーの帯電極性と同極性側と、トナーの帯電極性と逆極性側とで切り替える交流電圧を交流電圧部６ａにて印加する。また、上記帯電制御回路６は、帯電ローラ４に直流電圧部６ｂにて直流電圧を印加する。交流電圧を印加することにより、帯電領域に搬送されてきたトナーは、さらに帯電される。また、直流電圧を印加することにより、逆帯電トナーの発生を防止している。
【００５３】
以下、一成分現像装置１００において、帯電制御回路６が帯電ローラ４に印加するピーク電圧値の設定について、図２を用いて詳細に説明する。
【００５４】
上記帯電ローラ４に印加するピーク電圧値は、トナーが帯電ローラ４と現像ローラ１との間を往復運動し、最適なトナー帯電量が得られるような設定であることが必要であり、これはトナーの粒子径、及び帯電ローラ４と現像ローラ１との距離等によって変化する。
【００５５】
図２に示すように、帯電ローラ４に印加するピーク電圧値は、トナーの帯電極性と同極性側では放電開始電圧より大きく、トナーの帯電極性と逆極性側では、帯電領域で１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、放電開始電圧より小さくなるように切り替えられている。
【００５６】
上記帯電ローラ４に印加するピーク電圧値の切り替えにおいて、トナーの帯電極性と同極性側で放電開始電圧よりも小さくピーク電圧値が設定されている場合は、トナーの帯電が不十分になり、未帯電トナーや、弱帯電トナーが発生する可能性があり好ましくない。また、トナーの帯電極性と逆極性側で放電開始電圧よりも大きくピーク電圧値が設定されている場合は、逆帯電トナーの発生を防止することができず好ましくない。一方、トナーの帯電極性と逆極性側で、帯電領域で１．８×１０６Ｖ／ｍ以下の電界強度を有している場合では、トナーが現像ローラ１と帯電ローラ４との間を往復運動するのに必要なエネルギーを与えることができない。したがって、全てのトナーを均一にむらなく帯電することが難しくなる。
【００５７】
なお、トナーの帯電極性と逆極性側で１．８×１０６Ｖ／ｍの電界強度を有しているときの、帯電ローラ４に印加する電圧値は、帯電領域の大きさ、現像ローラ１と帯電ローラ４との距離により帯電制御回路６にて交流電圧部６ａと直流電圧部６ｂとを調整することにより適宜設定することができる。
【００５８】
なお、帯電ローラ４の放電開始電圧Ｖｔｈは、下記の式（１）により求めることができる。
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２ｚ    ・・・    （１）
ここで、ｚ：帯電ローラ４と現像ローラ１との距離
すなわち、式（１）は、ｚ＞８μｍの時にパッシェンの法則を適用した近似式である。これにより、上記式（１）を用いた場合、上記放電開始電圧は、帯電ローラ４と現像ローラ１との距離のみに依存する。
【００５９】
本実施の形態では、トナーの体積平均粒子径は４〜８μｍが好ましい。このような小さな粒子径のトナーを用いることにより、感光体ドラム５へ付着するトナーの量が少なくても、高画質の画像形成を実現することができる。さらに、トナー消費量を低減することができる一成分現像装置を実現することができる。また、帯電ローラ４と現像ローラ１との距離を１００〜３００μｍとすることがより好ましい。
【００６０】
このように設定したとき、上記帯電ローラ４に印加する電圧は、トナーの帯電極性と同極性側では９３２〜２１７２Ｖよりも大きく、トナーの帯電極性と逆極性側では帯電領域で１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、９３２〜２１７２Ｖよりも小さくなるように切り替えられる。上記の条件でピーク電圧値を切り替えることによって、トナーは、現像ローラ１と帯電ローラ４との間を往復運動しながら、所定の極性に帯電する。したがって、トナーが現像ローラ１の表面上に複数層形成されていても、全てのトナーを均一にむらなく帯電することが可能である。この結果、未帯電トナーや、弱帯電トナー、及び逆帯電トナーの発生を防止することが可能になる。したがって、かぶりや濃度低下の発生を防止することができる一成分現像装置を実現できる。
【００６１】
また、上記交流電圧の周波数は、この周波数はトナーの重量や帯電量にも依存するが、５００Ｈｚ以上であり、上限を５ＫＨｚとすることが好ましい。５ＫＨｚを越える周波数では、現像ローラ１と帯電ローラ４との間でのトナーの往復運動が追随できなくなる場合がある。また、５００Ｈｚ以下の周波数では、現像ローラ１と帯電ローラ４との間でのトナーの往復運動が不十分となり、トナーが十分に、均一に帯電できなくなる。
【００６２】
以上のように、一成分現像装置１００では、帯電ローラ４に印加する電圧は、トナーの帯電極性の同極性側では放電開始電圧より大きく、トナーの帯電極性と逆極性側では１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、放電開始電圧より小さくなるように切り替えられている。これにより、トナーが十分に、しかも均一に帯電されるトナーを、感光体ドラム５に付着することができる。そして、画像形成において、かぶり等の異常画像の発生を防止することができる。
【００６３】
なお、本発明で使用するトナーとしては、少なくとも結着樹脂と着色剤からなるトナーであることが好ましい。
【００６４】
本発明で使用するトナーに使用可能な結着樹脂としては、一般の電子写真技術において使用されているトナー用樹脂であれば特に制限はない。具体的には、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチレン系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン変性レジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独または２種以上の組合せで使用することができる。特に、フルカラートナー用としては、熱特性制御等から軟化点が９５℃以上、１２０℃以下のポリエステル樹脂が好ましい。
【００６５】
また、本発明で使用するトナーに使用可能な着色剤としては、一般の電子写真技術で使用されているトナー用着色剤であれば特に制限はない。このような着色剤としては、例えば、従来からモノクロ用として用いられているカーボンブラックやニグロシン染料などの他に、アゾ系染料、アントラキノン系染料、インジゴ染料、フタロシアニン系染料、キサンテン系染料などの染料、アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体系顔料などの有機系顔料および酸化チタン、カーボンブラック、モリブデンレッド、クロムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ベルリンブルー等の無機系顔料およびアルミニウム粉等の金属粉等のような公知の染料や顔料を用いることができる。
【００６６】
また、本発明で使用する現像剤中には、必要に応じて、離型剤、帯電制御剤、流動性向上剤、定着促進剤、導電剤を、適宜選択して添加してもよい。
【００６７】
また、本発明に好ましい４μｍ以上８μｍ以下の体積平均粒子径を有すトナーは、従来の混練粉砕法ではなく、乳化重合法、懸濁重合法、溶液懸濁法に代表される湿式でトナーを製造することが好ましい。これらの特徴は、小粒径、粒度分布制御が容易であり、材料の極性や工程を制御することでトナーの構造制御を行なえる等の利点を有する。
【００６８】
また、トナーの軟化点が９５℃以上１２０℃以下であることが好ましい。これにより、トナーの軟化点を低減させて定着エネルギーを削減することができる。したがって、定着温度を低温度にすることができ省エネルギー化を実現することができる。
【００６９】
小粒径トナーや低温定着トナーは、帯電が不十分になりやすく、融着を発生しやすいが、一成分現像装置１００であれば十分に使用可能である。
【００７０】
また、一成分現像装置１００の層規制部材３は、円筒形状からなる規制ローラである。そうすることで、トナーへの負荷を低減しつつ、常に安定して現像ローラ１上のトナー層厚を規制できる。
【００７１】
また、一成分現像装置１００の帯電ローラ４は、帯電ローラ軸４ｂを中心軸として回転していてもよい。この帯電ローラ４の回転方向は、現像ローラ１に対して時計回りに回転させることが好ましい。そうすることで、帯電領域で、帯電ローラ４が対面する面が常時更新される。これにより、帯電ローラ４のトナーへの帯電能力を長期に亘って維持することができる。
【００７２】
また、一成分現像装置１００の帯電ローラ４には、該帯電ローラ４の回転方向下流側にクリーニング部材４ａが設けられていてもよい。このクリーニング部材４ａとしては、例えばクリーニングブレード等が挙げられる。クリーニング部材４ａを設けることにより、帯電ローラ４の帯電領域に付着したトナーを掻き取ることができる。帯電領域で現像ローラと対面する面が常時更新され、長期に亘って帯電能力が維持される。
【００７３】
また、本実施の形態では、帯電制御部材として円筒形状の帯電ローラ４を用いたが、回転可能であればこれに限定されず、例えば、現像ローラ１の表面の周面と平行な面を有する形状であってもよい。
【００７４】
また、本実施の形態のトナーの帯電極性としては、正帯電トナーまたは負帯電トナーの何れのトナーを用いてもよい。また、非磁性トナーまたは磁性トナーを用いた現像でも適応可能である。
【００７５】
また、本実施の形態では、一成分現像装置１００に１つの帯電ローラ４が備えられている。しかしながら、これに限定されず、一成分現像装置１００に複数の帯電ローラ４が備えられていてもよい。
【００７６】
これにより、現像ローラ１の表面上の現像領域に搬送されるトナーを、さらに均一に帯電することができ、良好な画像形成を行なう一成分現像装置を実現することができる。
【００７７】
【実施例】
以下、実施例および比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、特に限定されるものではない。
【００７８】
〔実施例１〕
トナー：ポリエステル１００重量部、キナクリドン顔料５重量部、及び低融点ワックス３重量部を添加し、湿式法で製造したトナーを使用した。なお、このトナーの軟化点は１０８℃で、体積平均粒子径が６μｍである。また、トナーの正極性側の帯電領域で１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有するときの電圧値（Ｖｍａｘ＋）は４４２Ｖ以上である（Ｖｍａｘ＋≧４４２Ｖ）。また、トナーの帯電極性は負極性である。
【００７９】
現像装置：図１に示す一成分現像装置１００を用いた。なお、現像ローラ１と帯電ローラ４との距離を１００μｍ（上記式（１）から放電開始電圧Ｖｔｈ：９３２Ｖ）とした。
【００８０】
実写テスト：シャープ社製ＡＲ−Ｃ２６０Ｍの現像装置を図１に示す一成分現像装置１００の構成に改造した。また、帯電ローラ４に印加するピーク電圧値を、トナーの負極性側では−１０００Ｖに、かつ、トナーの正極性側では４４２〜９３２Ｖの範囲内の６５０Ｖになるように交流電圧を設定した。さらに、トナー付着量をシャープ社製フルカラー専用紙（品番：ＰＰ１０６Ａ４Ｃ）上に０．６ｍｇ／ｃｍ２になるように調製した。そして、常温常湿環境下で４０ｍｍ四方のベタ画像を印字し、ベタ画像の画像濃度と、印字後の非画像部の白色度とを測定し、印字濃度の低下およびかぶりを評価した。
【００８１】
〔比較例１〕
実施例１と同様のトナーおよび現像装置を使用した。また、帯電ローラ４に印加するピーク電圧値を、トナーの負極性側は−１０００Ｖに、かつ、トナーの正極性側は４４２〜９３２Ｖの範囲外の２００Ｖに設定した。これ以外は、実施例１と同様に実写テストを実施した。
【００８２】
〔比較例２〕
実施例１と同様のトナーおよび現像装置を使用した。また、帯電ローラ４に印加するピーク電圧値を、トナーの負極性側は−１０００Ｖに、かつ、トナーの正極性側は４４２〜９３２Ｖの範囲外の１０００Ｖに設定した。これ以外は、実施例１と同様に実写テストを実施した。
【００８３】
〔比較例３〕
実施例１と同様のトナーおよび現像装置を使用した。帯電ローラ４に印加するピーク電圧値を、トナーの負極性側は−８００Ｖに、かつ、トナーの正極性側は４４２〜９３２Ｖの範囲内の６５０Ｖに設定した。これ以外は、実施例１と同様に実写テストを実施した。
【００８４】
なお、実施例１及び比較例１〜３において、画像濃度および白色度の測定は、それぞれ以下に示す方法で行ない評価した。
【００８５】
（１）画像濃度の測定
画像サンプルの画像濃度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８分光測色濃度計（日本平版機材（株））により測定し、画像濃度が１．２以上であれば良好と判断した。
【００８６】
（２）白色度の測定
日本電飾工業（株）製ＳＺ９０型分光式色差計を用い、白色度を測定する。色差Ｘ、Ｙ、Ｚを求め、Ｚの値が０．５以下であれば良好と判断した。
【００８７】
上記（１）及び（２）の測定の結果を総合的に判断して、○、×の二段階で評価した。その結果を表１に示す。
【００８８】
【表１】
2005055548.tif 000003
【００８９】
表１に示すように、実施例１では、帯電ローラ４に印加する交流電圧は、トナーの負極性側では、放電開始電圧（９３２Ｖ）より大きく、トナーの正極性側では、帯電領域で１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有しており、かつ放電開始電圧より小さい範囲、すなわち、４４２〜９３２Ｖの範囲内に設定されている。これにより、トナーは、現像ローラ１と帯電ローラ４との間を往復運動しながら所定極性に帯電する。このため、現像ローラ１表面上にトナーが複数層形成していても、全てのトナーを均一にむらなく帯電することができる。したがって、未帯電トナー、弱帯電トナー、及び逆帯電トナーの発生を防止することができ、かぶり及び濃度低下の発生を防止することができた。
【００９０】
一方、比較例１では、帯電ローラ４に印加する交流電圧のうち、トナーの正極性側の電圧が４４２〜９３２Ｖの範囲よりも小さく設定されている。このため、トナーが現像ローラ１と帯電ローラ４との間を往復運動することができない。したがって、トナーに所定の帯電量が得られないため、現像ローラ上全てのトナーを均一に帯電することがなくなる。これにより、未帯電トナー及び弱帯電トナーが多くなり、かぶり及び濃度低下の発生を防止することができない。
【００９１】
また、比較例２では、帯電ローラ４に印加する交流電圧のうち、トナーの正極性側の電圧が４４２〜９３２Ｖの範囲よりも大きく設定されている。このため、逆帯電トナーの発生を防止することができず、かぶりや濃度低下が発生してしまう。
【００９２】
比較例３では、帯電ローラ４に印加する交流電圧のうち、トナーの負極性側の電圧が放電開始電圧よりも小さく設定されている。このため、トナーが所定の極性に帯電できないため、未帯電トナーや、弱帯電トナーが多くなり、かぶり、濃度低下の発生を防止することができない。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の一成分現像装置は、以上のように、上記帯電制御部材に対して、上記一成分現像剤の帯電極性と同極性側では放電開始電圧よりも大きいピーク電圧値を印加する一方、上記一成分現像剤の帯電極性と逆極性側では帯電領域にて１．８×１０６Ｖ／ｍ以上の電界強度を有し、かつ、放電開始電圧よりも小さいピーク電圧値を印加するように切り替え制御する印加電圧制御手段が設けられている構成である。
【００９４】
それゆえ、一成分現像剤にむらなく均一に帯電し、逆帯電の一成分現像剤の発生を抑制することができ、かぶりが発生しない良好な画像形成を行なう一成分現像装置を実現することができるという効果を奏する。
【００９５】
また、上記放電開始電圧は以下の（１）式
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２ｚ    ・・・    （１）
ここで、ｚ：現像剤担持体と帯電制御部材との距離（＞８μｍ）
Ｖｔｈ：放電開始電圧
により決定されることが好ましい。
【００９６】
それゆえ、帯電制御部材と現像剤担持体との距離を設定するだけで、当該帯電制御部材の放電開始電圧を設定することができ、放電開始電圧を、帯電制御部材と現像剤担持体との距離に応じて容易に設定することができる。そして、その距離で、一成分現像剤をむらなく均一に帯電するために、帯電制御部材に印加する交流電圧を設定することができるという効果を奏する。
【００９７】
また、上記層規制部材は、ローラにてなることが好ましい。
【００９８】
それゆえ、層規制部材をローラとすることにより、一成分現像剤への負荷を低減しつつ、常に安定して現像剤担持体表面上の一成分現像剤の厚みを規制することができる。したがって、一成分現像剤をむらなく均一に帯電すると共に、一成分現像剤の劣化を最小限に抑え、長期に亘って良好な画像形成を行なう一成分現像装置を実現することができるという効果を奏する。
【００９９】
また、上記帯電制御部材は、回転可能に設けられていることが好ましい。
【０１００】
それゆえ、上記帯電制御部材が回転することにより、帯電制御部材の放電面が常に更新される。これにより、帯電制御部材の放電面の寿命を延ばすことができ、長期に亘って一成分現像剤の帯電量を均一に保つ帯電能力を有することができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、上記帯電制御部材には、上記現像剤担持体と対向する領域よりも該帯電制御部材の回転方向下流側にクリーニング部材が設けられていることが好ましい。
【０１０２】
それゆえ、帯電制御部材の回転方向下流側にクリーニング部材を設けることにより、帯電制御部材に付着した一成分現像剤を取り除くことができる。これにより、帯電制御部材の放電面が常にリフレッシュされ、帯電制御部材の放電面の寿命を延ばすことができ、長期に亘って一成分現像剤の帯電量を均一に保つ帯電能力を有することができるという効果を奏する。
【０１０３】
また、上記一成分現像剤は、少なくとも結着樹脂及び着色剤からなり、上記一成分現像剤の軟化点が９５℃以上１２０℃以下であることが好ましい。
【０１０４】
それゆえ、一成分現像剤の軟化点を低減させて定着エネルギーを削減することができる。したがって、定着温度を低温度にすることができ省エネルギー化を実現することができるという効果を奏する。
【０１０５】
また、上記一成分現像剤の体積平均粒子径は、４μｍ以上５８μｍ以下であることが好ましい。
【０１０６】
それゆえ、このような小さな粒子径の一成分現像剤を用いることにより、静電潜像担持体へ付着する一成分現像剤の量が少なくても、高画質の画像形成を実現することができるという効果を奏する。
【０１０７】
本発明にかかる画像形成装置は、上記一成分現像装置を備えることを特徴としている。
【０１０８】
それゆえ、一成分現像剤をむらなく均一に帯電し、かぶりが発生しない良好な画像形成を行なう画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の一成分現像装置の構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態の一成分現像装置の帯電ローラに印加する交流電圧の波形図である。
【符号の説明】
１    現像ローラ（現像剤担持体）
２    トナー供給ローラ
３    層規制部材
４    帯電ローラ（帯電制御部材）
４ａ  クリーニング部材
５    感光体ドラム（静電潜像担持体）
６    帯電制御回路（印加電圧制御手段）
【図１】
2005055548.tif 000004
【図２】
2005055548.tif 000005